基于雙碳目標的住宅小區(qū)暖通設(shè)計研究

文／張丹 山東省紡織建筑設(shè)計院有限公司 山東濟南 250100

段崇文 山東建筑大學(xué)設(shè)計集團有限公司 山東濟南 250013

引言：

隨著人們對生活質(zhì)量的要求不斷提高，住宅小區(qū)的設(shè)計和建設(shè)也日益受到關(guān)注。在住宅小區(qū)的設(shè)計中，暖通系統(tǒng)的合理規(guī)劃和設(shè)計顯得尤為重要。一個優(yōu)秀的暖通設(shè)計方案不僅可以提供舒適的室內(nèi)環(huán)境，還能減少能源消耗，降低碳排放，符合雙碳目標的要求。

1.雙碳目標對住宅小區(qū)暖通設(shè)計的要求

住宅小區(qū)作為人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾獔鏊?，其暖通設(shè)計對于居民的舒適度和能源消耗具有重要影響。雙碳目標要求住宅小區(qū)暖通設(shè)計在滿足舒適度的同時，最大限度地減少能源消耗和溫室氣體排放[1]。為了實現(xiàn)這一目標，以下幾個方面需要特別關(guān)注：

首先，住宅小區(qū)暖通設(shè)計應(yīng)注重建筑節(jié)能。建筑本身是能源消耗的重要來源，因此在設(shè)計階段就應(yīng)該考慮到節(jié)能的因素。采用優(yōu)良的隔熱材料，合理設(shè)計建筑的朝向和窗戶位置，以減少冬季取暖和夏季制冷的能量消耗。同時，通過科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化的建筑外立面，減少能量傳遞和損失，提高建筑的整體能效。

其次，住宅小區(qū)暖通設(shè)計應(yīng)注重系統(tǒng)能效。傳統(tǒng)的暖通系統(tǒng)存在能量損耗大、效率低的問題，因此需要采用更加先進和高效的暖通設(shè)備和技術(shù)。例如，利用地源熱泵、太陽能熱水系統(tǒng)等可再生能源技術(shù)，將自然能源轉(zhuǎn)化為供暖和熱水的能量來源，減少對傳統(tǒng)能源的依賴。同時，通過智能控制系統(tǒng)和傳感器的應(yīng)用，實現(xiàn)對供暖和制冷設(shè)備的精確控制，避免能源的浪費和不必要的排放。此外，住宅小區(qū)暖通設(shè)計應(yīng)注重用戶舒適度。舒適度是住宅小區(qū)暖通設(shè)計的重要指標，直接影響居民的生活質(zhì)量。在設(shè)計過程中，需要考慮到不同季節(jié)和不同戶型的需求，合理配置供暖和制冷設(shè)備，保證室內(nèi)溫度的穩(wěn)定和舒適。同時，要充分考慮空氣質(zhì)量、濕度和噪音等因素，提供一個健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境。

最后，住宅小區(qū)暖通設(shè)計應(yīng)注重系統(tǒng)運維和管理。一個高效的暖通系統(tǒng)需要有科學(xué)的運維和管理措施，確保設(shè)備的正常運行和性能的持續(xù)優(yōu)化。定期的維護保養(yǎng)、設(shè)備的監(jiān)測和調(diào)試，以及居民的使用指導(dǎo)和能源管理，都是保證系統(tǒng)運行效果的重要環(huán)節(jié)。

綜上所述，雙碳目標對住宅小區(qū)暖通設(shè)計提出了更高的要求。通過注重建筑節(jié)能、系統(tǒng)能效、用戶舒適度和系統(tǒng)運維管理，可以實現(xiàn)住宅小區(qū)暖通設(shè)計的雙碳目標，為居民提供一個舒適、健康、低碳的居住環(huán)境。同時，這也需要設(shè)計師、工程師和居民共同努力，通過創(chuàng)新和合作，推動住宅小區(qū)暖通設(shè)計向著更加可持續(xù)和環(huán)保的方向發(fā)展。

2.雙碳目標背景下住宅小區(qū)暖通設(shè)計的原則

在當今世界，環(huán)境保護已成為全球關(guān)注的焦點，而雙碳目標作為一項重要的環(huán)保倡議，對于各個領(lǐng)域的發(fā)展都提出了新的要求。在住宅小區(qū)的暖通設(shè)計中，也需要遵循一系列原則，以實現(xiàn)雙碳目標的要求。首先，節(jié)能原則是住宅小區(qū)暖通設(shè)計中最重要的一項原則。在過去，傳統(tǒng)的暖通設(shè)計往往會造成能源的浪費，增加溫室氣體的排放。而如今，隨著雙碳目標的提出，節(jié)能已成為一項必須遵循的準則。在住宅小區(qū)暖通設(shè)計中，可以采用多種手段來實現(xiàn)節(jié)能，例如利用太陽能進行供暖、改進建筑外墻和窗戶的隔熱性能、使用高效節(jié)能設(shè)備等[2]。通過合理的節(jié)能設(shè)計，可以降低能源消耗，減少對環(huán)境的影響。

其次，舒適性原則也是住宅小區(qū)暖通設(shè)計中需要考慮的重要因素。舒適的室內(nèi)環(huán)境對于居民的生活質(zhì)量至關(guān)重要。在雙碳目標的背景下，如何在節(jié)能的前提下提供舒適的室內(nèi)環(huán)境成為一個挑戰(zhàn)。在住宅小區(qū)暖通設(shè)計中，可以通過合理的溫度控制、濕度調(diào)節(jié)、空氣凈化等手段來提高居民的舒適感。同時，還可以考慮采用智能化的控制系統(tǒng)，根據(jù)居民的需求和室內(nèi)外環(huán)境的變化進行調(diào)整，提供個性化的舒適體驗。

第三，可持續(xù)性原則也是住宅小區(qū)暖通設(shè)計中需要遵循的重要原則?？沙掷m(xù)性的發(fā)展是雙碳目標的核心之一，它要求在滿足當前需求的同時，不損害未來世代的利益。在住宅小區(qū)暖通設(shè)計中，可以考慮采用可再生能源，如太陽能、風(fēng)能等，減少對傳統(tǒng)能源的依賴。同時，還可以考慮建筑材料的可持續(xù)性，選擇環(huán)保、可回收的材料，減少資源的消耗和環(huán)境的污染。通過遵循可持續(xù)性原則，可以實現(xiàn)住宅小區(qū)暖通系統(tǒng)的長期可持續(xù)發(fā)展。

最后，安全性原則也是住宅小區(qū)暖通設(shè)計中必須考慮的一項原則。在雙碳目標的背景下，雖然節(jié)能、舒適性和可持續(xù)性是重要的考慮因素，但安全性同樣不可忽視。在住宅小區(qū)暖通設(shè)計中，需要保證系統(tǒng)的安全運行，防止火災(zāi)、漏電等安全事故的發(fā)生。同時，還需要合理設(shè)計系統(tǒng)的布局和結(jié)構(gòu)，確保設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。通過遵循安全性原則，可以保障居民的生命財產(chǎn)安全，提高住宅小區(qū)的整體安全水平。

3.雙碳目標背景下住宅小區(qū)暖通設(shè)計的方法

3.1 應(yīng)用變頻技術(shù)

應(yīng)用變頻技術(shù)的設(shè)計方法在雙碳目標下住宅小區(qū)暖通設(shè)計中扮演著重要的角色。隨著全球氣候變暖和環(huán)境保護意識的提高，住宅小區(qū)的能源消耗和碳排放問題日益引起人們的關(guān)注。而變頻技術(shù)作為一種高效節(jié)能的技術(shù)手段，為住宅小區(qū)暖通系統(tǒng)的設(shè)計提供了全新的思路和解決方案。變頻技術(shù)，即變頻調(diào)速技術(shù)，是指通過改變設(shè)備運行時的頻率來實現(xiàn)對設(shè)備的調(diào)速控制。在住宅小區(qū)暖通系統(tǒng)中，變頻技術(shù)主要應(yīng)用于空調(diào)、熱泵等設(shè)備上。傳統(tǒng)的恒頻設(shè)備在運行時只能以一個固定的頻率工作，無法根據(jù)實際需要進行調(diào)整。而變頻設(shè)備則可以根據(jù)室內(nèi)溫度、需求負荷等因素實時調(diào)整運行頻率，從而實現(xiàn)能耗的最優(yōu)化[3]。在設(shè)計過程中，首先需要對住宅小區(qū)的能源需求進行詳細的分析和評估。根據(jù)小區(qū)的規(guī)模、建筑結(jié)構(gòu)、朝向等因素，確定合理的負荷需求。然后，根據(jù)這些需求來選擇合適的變頻設(shè)備，并對其進行布置和配置。變頻設(shè)備的選擇應(yīng)綜合考慮設(shè)備的性能、效率和穩(wěn)定性等因素，以及小區(qū)的實際情況和需求。在變頻設(shè)備的布置和配置上，需要充分考慮設(shè)備之間的協(xié)調(diào)和配合。通過合理的管線布置和設(shè)備間的聯(lián)動控制，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的高效運行。同時，還需要考慮設(shè)備的運行模式和調(diào)度策略。通過合理的調(diào)度，使得設(shè)備在不同的負荷情況下能夠以最佳的工作狀態(tài)運行，從而提高能源利用效率和節(jié)能效果[4]。此外，變頻技術(shù)的應(yīng)用還可以通過與其他節(jié)能措施的結(jié)合來進一步提高整個暖通系統(tǒng)的效能。例如，可以通過與太陽能熱水系統(tǒng)的結(jié)合，利用太陽能來提供部分熱水供應(yīng)，減少傳統(tǒng)能源的消耗。同時，還可以與智能控制系統(tǒng)結(jié)合，通過對室內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)的實時監(jiān)測和調(diào)控，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化運行，進一步提高能源利用效率。

3.2 地源熱泵設(shè)計

地源熱泵，作為一種高效、環(huán)保的能源利用方式，正在逐漸受到人們的關(guān)注和重視。在雙碳目標下，住宅小區(qū)暖通設(shè)計中，地源熱泵的設(shè)計方法顯得尤為重要。它不僅能夠滿足人們對舒適溫暖的需求，還能夠減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低碳排放，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。地源熱泵的設(shè)計方法，首先需要考慮地?zé)豳Y源的利用。地?zé)崮茉词侵傅厍騼?nèi)部的熱能，通過地下熱交換器，可以將地下的熱能轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，為居民提供供暖和熱水。因此，在設(shè)計中需要充分了解地下的地?zé)岱植记闆r，選擇合適的地?zé)峋恢煤蜕疃?，以及地?zé)峋臄?shù)量，以確保地?zé)崮軌虮怀浞掷肹5]。

其次，地源熱泵的設(shè)計方法還需要考慮熱泵系統(tǒng)的參數(shù)選擇。熱泵系統(tǒng)由地源熱泵機組、換熱器、水泵等組成，其中地源熱泵機組是核心部件。在設(shè)計中，需要根據(jù)小區(qū)的供暖負荷和熱泵機組的性能參數(shù)，選擇合適的熱泵機組容量和型號。同時，還需要考慮熱泵系統(tǒng)的運行方式，如單回路、雙回路或多回路，以及系統(tǒng)的控制策略，以提高能源利用效率。此外，地源熱泵的設(shè)計方法還需要考慮系統(tǒng)的運行管理和維護。地源熱泵系統(tǒng)的運行管理包括系統(tǒng)的運行監(jiān)測、能耗分析和故障診斷等，通過科學(xué)的管理，可以提高系統(tǒng)的運行效率和可靠性。而系統(tǒng)的維護則包括定期的檢查、清洗和維修，以確保系統(tǒng)的正常運行和壽命。在雙碳目標下，地源熱泵的設(shè)計方法還需要考慮與其他能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。在小區(qū)暖通設(shè)計中，除了地源熱泵系統(tǒng)外，還可能存在其他能源系統(tǒng)，如太陽能熱水系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)等。因此，在設(shè)計中需要考慮不同能源系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)與配合，以實現(xiàn)能源的綜合利用和優(yōu)化配置。

3.3 應(yīng)用太陽能熱水器

在雙碳目標下，住宅小區(qū)暖通設(shè)計中應(yīng)用太陽能熱水器的設(shè)計方法，無疑成為了一種綠色、環(huán)保的選擇。太陽能熱水器，顧名思義，是利用太陽能來加熱水的一種設(shè)備。它不僅可以為我們提供溫暖的熱水，還能減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低能源消耗，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。在住宅小區(qū)的暖通設(shè)計中，應(yīng)用太陽能熱水器不僅可以滿足居民的日常生活需求，還能為整個小區(qū)節(jié)約能源，減少對環(huán)境的污染[6]。

首先，需要充分利用小區(qū)的地理環(huán)境和建筑結(jié)構(gòu)，選擇合適的安裝位置。一般來說，太陽能熱水器需要安裝在朝向陽光充足的屋頂或陽臺上，以確保能夠充分接收到陽光的輻射。同時，還需要考慮到設(shè)備的安全性和美觀性，盡量避免對建筑外觀的影響。

其次，需要合理設(shè)計太陽能熱水器的容量和數(shù)量。根據(jù)小區(qū)的居民數(shù)量和熱水使用量的預(yù)估，選擇適當?shù)奶柲軣崴魅萘?，以確保能夠滿足居民的日常需求。同時，根據(jù)小區(qū)的建筑布局和供熱需求，合理確定太陽能熱水器的數(shù)量和分布，以最大程度地利用太陽能資源，提高能源利用效率。此外，在太陽能熱水器的管路設(shè)計中，還需要考慮到管道的絕熱和保溫。太陽能熱水器的管路系統(tǒng)是將太陽能熱水器與用戶熱水用水點之間連接的關(guān)鍵部分。為了減少能量的損失和熱水的降溫，需要采用絕熱材料對管道進行包裹，防止熱量的散失。同時，在管道的設(shè)計中，還需要考慮到水流的平穩(wěn)和穩(wěn)定，以保證熱水的供應(yīng)連續(xù)和穩(wěn)定。

最后，還可以考慮將太陽能熱水器與其他能源設(shè)備進行整合，進一步提高能源利用效率。例如，可以將太陽能熱水器與地源熱泵系統(tǒng)結(jié)合，利用地下的地?zé)崮茉磥磔o助加熱水。這樣不僅可以減少對太陽能的依賴，還能提高整個供熱系統(tǒng)的效率，實現(xiàn)能源的最大化利用。

3.4 科學(xué)規(guī)劃暖通管道和風(fēng)道

首先，規(guī)劃暖通管道和風(fēng)道的設(shè)計方法需要充分考慮住宅小區(qū)的整體布局和建筑結(jié)構(gòu)。合理的管道和風(fēng)道布局能夠確保熱量和空氣流動的均勻分布，提高供暖和通風(fēng)效果。因此，在設(shè)計之初，需要進行全面的建筑結(jié)構(gòu)分析，包括樓層高度、房間布局、墻體結(jié)構(gòu)等方面的考慮，以便確定最佳的管道和風(fēng)道走向和位置。

其次，科學(xué)規(guī)劃暖通管道和風(fēng)道的設(shè)計方法需要綜合考慮節(jié)能和舒適性的要求。在雙碳目標下，住宅小區(qū)的能源消耗和碳排放量都需要得到有效控制。因此，在管道和風(fēng)道的設(shè)計中，應(yīng)當采用節(jié)能的材料和設(shè)備，如優(yōu)質(zhì)保溫材料和高效的通風(fēng)設(shè)備，以減少能源的浪費和碳排放。同時，還應(yīng)注重舒適性的提升，通過合理的管道和風(fēng)道布局，確保室內(nèi)溫度和空氣質(zhì)量的舒適性。另外，科學(xué)規(guī)劃暖通管道和風(fēng)道的設(shè)計方法需要考慮維護和管理的便利性。管道和風(fēng)道作為住宅小區(qū)暖通系統(tǒng)的重要組成部分，其維護和管理對于系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要。因此，在設(shè)計時，應(yīng)合理安排管道和風(fēng)道的走向和位置，以方便維修和清潔。同時，還應(yīng)考慮到系統(tǒng)的可擴展性，以便在未來需要增加或調(diào)整管道和風(fēng)道時能夠方便實施。

最后，科學(xué)規(guī)劃暖通管道和風(fēng)道的設(shè)計方法需要充分考慮安全性和環(huán)保性。在設(shè)計中，應(yīng)當符合相關(guān)的安全標準和規(guī)范，確保管道和風(fēng)道的使用安全。此外，還應(yīng)盡量減少對環(huán)境的影響，選擇環(huán)保的材料和設(shè)備，降低對大氣和水資源的污染。

3.5 低溫地板輻射采暖技術(shù)

低溫地板輻射采暖是一種通過地板進行熱能傳遞的采暖方式。相比傳統(tǒng)的暖氣片或空調(diào)，它具有更加均勻的熱分布和更高的舒適度。當人們踏入低溫地板輻射采暖的房間時，仿佛步入了一個溫暖的懷抱，溫度適宜而舒適。首先，低溫地板輻射采暖的設(shè)計需要考慮到整個住宅小區(qū)的供暖需求。在住宅小區(qū)中，不同戶型的房屋面積和結(jié)構(gòu)差異較大，因此需要根據(jù)實際情況進行綜合設(shè)計。在供暖系統(tǒng)的規(guī)劃中，需要充分考慮到各個房間的面積、采光情況以及使用需求等因素，合理布置供暖設(shè)備和管道。

其次，低溫地板輻射采暖的設(shè)計需要注重節(jié)能和環(huán)保。在雙碳目標下，節(jié)能減排是一項重要任務(wù)。低溫地板輻射采暖通過地板輻射的方式進行熱傳遞，相比傳統(tǒng)的供暖方式，能夠更有效地利用能源，減少能源浪費。此外，低溫地板輻射采暖使用的熱源可以選擇清潔能源，如太陽能、地?zé)崮艿?，進一步降低對環(huán)境的影響。另外，低溫地板輻射采暖的設(shè)計還需要注重舒適度和健康性。地板輻射采暖能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)溫度的均勻分布，避免了傳統(tǒng)供暖方式中出現(xiàn)的局部溫差過大的問題。同時，低溫地板輻射采暖不會產(chǎn)生空氣對流，減少了灰塵和細菌的傳播，對人體健康更加友好。

最后，低溫地板輻射采暖的設(shè)計需要注重系統(tǒng)的可靠性和維護便捷性。在設(shè)計過程中，需要選擇高品質(zhì)的供暖設(shè)備和管道材料，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。同時，還需要考慮到系統(tǒng)的維護和清潔問題，便于日常的維護和保養(yǎng)。

3.6 蓄能系統(tǒng)的設(shè)計

蓄能系統(tǒng)是一種在住宅小區(qū)暖通設(shè)計中被廣泛應(yīng)用的技術(shù)，它以其獨特的設(shè)計方法和優(yōu)越的能源儲備能力，成為實現(xiàn)雙碳目標的重要手段。在住宅小區(qū)暖通設(shè)計中，蓄能系統(tǒng)的設(shè)計方法扮演著重要的角色，它不僅能夠提供高效的供暖和制冷效果，還能夠減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低環(huán)境污染。蓄能系統(tǒng)的設(shè)計方法主要包括能量收集、儲存和利用三個環(huán)節(jié)。首先，能量收集是指通過各種方式收集可再生能源，如太陽能、風(fēng)能等。在住宅小區(qū)中，可以利用太陽能光伏板收集陽光能量，并將其轉(zhuǎn)化為電能。此外，還可以利用風(fēng)力發(fā)電機收集風(fēng)能，將其轉(zhuǎn)化為電能。通過這些能源的收集，可以為蓄能系統(tǒng)提供充足的能量來源。

其次，能量儲存是指將收集到的能量進行儲存，以備不時之需。在住宅小區(qū)中，常見的能量儲存方式包括電池儲能和熱儲能。電池儲能可以將收集到的電能儲存起來，以備夜間或陰天等無法進行能量收集的時候使用。而熱儲能則是通過將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，將其儲存在熱儲罐中，以備供暖或制冷使用。這種方式不僅能夠有效地儲存能量，還能夠提供持續(xù)穩(wěn)定的供暖和制冷效果。

最后，能量利用是指將儲存的能量應(yīng)用于住宅小區(qū)的供暖和制冷系統(tǒng)中。在住宅小區(qū)暖通設(shè)計中，蓄能系統(tǒng)的能量利用主要通過地源熱泵、空氣源熱泵和水源熱泵等方式實現(xiàn)。這些熱泵系統(tǒng)能夠利用儲存的能量進行供暖和制冷，同時還能夠與傳統(tǒng)的暖通設(shè)備相結(jié)合，提供更加舒適和節(jié)能的環(huán)境。

蓄能系統(tǒng)的設(shè)計方法在住宅小區(qū)暖通設(shè)計中具有諸多優(yōu)勢。首先，它能夠提供高效的供暖和制冷效果，使住戶在冬季保持溫暖，在夏季保持涼爽。其次，蓄能系統(tǒng)能夠減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低能源消耗和環(huán)境污染。再次，蓄能系統(tǒng)的設(shè)計方法還能夠與智能控制技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)能源的智能管理和優(yōu)化使用，提高能源利用效率。

結(jié)語：

通過對住宅小區(qū)暖通設(shè)計的研究和優(yōu)化，可以實現(xiàn)住宅小區(qū)的高效能、低能耗和環(huán)保性。合理的暖通設(shè)計可以提供舒適的室內(nèi)環(huán)境，提高居民的生活質(zhì)量。同時，優(yōu)化暖通設(shè)計還可以降低能源消耗和碳排放，為實現(xiàn)雙碳目標做出貢獻。因此，在住宅小區(qū)的設(shè)計和建設(shè)中，應(yīng)該充分考慮暖通系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計，為居民創(chuàng)造一個舒適、健康、低碳的居住環(huán)境。